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1、第21卷第2期航空动力学报Vol121No122006年4月JournalofAerospacePowerApr.2006文章编号:100028055(2006)0220303205底部封闭倾斜细管内沸腾临界热流密度的实验刘振华,张彤(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200030)摘要:用实验方法对浸没在饱和液体中的底部封闭倾斜细管内的沸腾临界热流密度进行了实验研究,考察了管内径,管长,倾斜角和工质对临界热流密度的影响。实验条件是:加热管内径211mm,312mm和410mm3种;管长100mm和300mm两种;倾斜角从90°到0°。实验工质为
2、水和R2113两种液体。本文考虑倾斜角对重力的影响,对前人提出的用于预示底部封闭垂直管内沸腾临界热流密度的半理论半经验式进行了修正。修正后的公式能较好的预示倾斜角对沸腾临界热流密度的影响。关键词:航空、航天推进系统;沸腾;临界热流密度;倾斜管中图分类号:V23111;TK123文献标识码:ACriticalBoilingHeatFluxinInclinedSmallTubesatZeroInletFlowLIUZhen2hua,ZHANGTong(SchoolofMechanicalandPowerEngineering,ShanghaiJiaot
3、ongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:AnexperimentalstudywascarriedouttoinvestigatethenucleateboilingcharacteristicsandtheCriticalHeatFlux(CHF)ofcountercurrentboilingintheinclinedsmalltubesatzeroinletflow.BothsaturatedwaterandR2113wereusedasworkingliquids.Theinnerdiamete
4、rsofthetestedtubesrangedfrom211mmto410mm,thetubelengthschangedfrom100mmto300mm,theinclinationanglesvariedfrom90°to0°.TheexperimentalresultsshowthatCHFdecreaseswiththedecreaseoftheinclinationangle.Asemi2theoreticalcorrelationfortheCHFofcountercurrentboilingintheverticaltubewith
5、sealedbottomwasmodifiedforconsideringtheeffectoftheinclinedangle.ThemodifiedcorrelationcanreasonablywellpredicttheCHFfortheinclinedtube.Keywords:aerospacepropulsionsystem;boiling;criticalheatflux;inclinedtube在重力型热管、核反应堆冷却、地热利用、电热流密度(CHF)作为热流传递的极限而受到特别子设备冷却等领域都可能遇到各种底部封闭园管关注。底部
6、封闭的垂直管内的沸腾临界热流密度内的沸腾传热问题。在各类沸腾传热问题中,临界问题已经是一个经典的传热学问题。在底部封闭收稿日期:2005-06-28;修订日期:2005-11-02基金项目:国家自然科学基金资助(50376037)作者简介:刘振华(1956-),男,江苏无锡人,上海交通大学机械与动力工程学院航空航天系教授,博士生导师,主要从事传热传质学的研究.304航空动力学报第21卷的零入流条件下,管道内的气相工质脱离加热面饱和水和R2113。实验压力为常压。加热管是薄不向上运动,液相工质受重力作用沿壁面向下运动,锈钢管;内径分别为211mm,3
7、12mm和410mm;形成气液逆向流。在气芯摩擦力的作用下液膜中管长分别为100mm和300mm。薄不锈钢管直接部分液体发生回流并被气体夹带到比液体流入点通电加热。管外包裹10mm厚的硅胶绝热层。实更高的位置,这就是溢流现象。溢流现象使液体不验管用两块厚20mm的电木板托架固定在一直能顺利地流入润湿加热面,导致加热面下部严重径011m,长110m的不锈钢圆筒内。圆筒的倾角缺液,传热恶化,CHF发生。对溢流导致的CHF可以调节。圆筒下部装有辅助加热器用来加热实现象研究人员进行了多年研究,提出了一些半理验液体到达饱和温度,并用温控装置维持液体饱[1～4
8、]论半经验型预测式。和温度。实验管的电加热功率由一台可控硅直流Tien等人根据溢流理论提出了如下的底部电源提供,并由分电阻
